基因與基因組的結構與功能

第四章

基因與基因組結構與功能

Structure

functionofGeneandGenome1.1孟德爾的遺傳因子階段19世紀60年代初，孟德爾對具有不同形態(tài)的豌豆作雜交實驗，在解釋實驗中每種性狀的遺傳行為時，用A代表紅花，a代表白花，說明生物的某種性狀是由遺傳因子負責傳遞的，遺傳下來的不是具體的性狀，而是遺傳因子。遺傳因子是顆粒性的，在體細胞內(nèi)成雙存在，在生殖細胞內(nèi)成單存在。孟德爾所說的“遺傳因子〞是代表決定某個性狀遺傳的抽象符號。1.基因概念

1.2摩爾根的基因階段1909年，丹麥遺傳學家約翰遜創(chuàng)造了“基因〞這一術語，用來表達孟德爾的遺傳因子，但還只是提出了遺傳因子的符號，沒有提出基因的物質(zhì)概念。摩爾根〔1866-1945〕1910年摩爾根對果蠅突變體的研究結果說明，1條染色體上有很多基因，一些性狀的遺傳行為之所以不符合孟德爾的獨立分配定律，就是因為代表這些性狀的基因位于同一條染色體上，彼此連鎖而不易別離。這樣，代表特定性狀的特定基因與某一條特定染色體上的特定位置聯(lián)系起來?；虿辉偈浅橄蟮姆?，而是在染色體上占有一定空間的實體，從而賦予基因以物質(zhì)的內(nèi)涵。按照經(jīng)典遺傳學對基因的概念，基因具有以下共性：1.基因可自我復制并具有相對穩(wěn)定性，在減數(shù)分裂和有絲分裂中有規(guī)律地進行分配——這是染色體的主要特征之一。2.基因在染色體上占有一定的位置〔位點〕，并且是交換的最小單位，即在重組時不能再分割的單位〔即基因是一個重組單位〕。3.基因是一個突變單位，是以整體進行突變的。4.基因是一個功能單位，它控制著有機體生長和發(fā)育中的一個或某些性狀，如紅花、白花等。1.3“一個基因一個酶〞1941年，比德爾〔〕和塔特姆〔〕在對紅色面包霉突變體的研究根底上，提出了“一個基因一個酶〞假說。直到1957年，證明該假說的直接證據(jù)才出現(xiàn)。Ingraim通過實驗證明，鐮狀細胞貧血(sicklecellanemia)的病因是編碼血紅蛋白的基因發(fā)生了突變，從而改變了血紅蛋白的氨基酸組成。自1958年起人們開始發(fā)現(xiàn)一些蛋白質(zhì)由兩條以上的多肽組成，這些多肽又由不同的基因編碼，于是“一個基因一個酶〞學說被修改成了“一個基因一條多肽〞。1.4順反子階段1953年在沃森和克里克提出DNA的雙螺旋結構以后，人們普遍認為基因是DNA的片段，確定了基因的化學本質(zhì)。1955，Benzer以T4噬菌體為材料，在DNA分子水平上研究基因內(nèi)部的精細結構，提出了順反子〔cistron〕概念。順反子是1個遺傳功能單位，1個順反子決定1條多肽鏈。能產(chǎn)生1條多肽鏈的是1個順反子，順反子也就是基因的同義詞。1個順反子可以包含一系列突變單位—突變子。突變子是DNA中的1個或假設干個核苷酸構成的。1.5現(xiàn)代基因階段新的發(fā)現(xiàn)不斷豐富人類對基因的認識：操縱子1961年，F(xiàn).Jacob&J.Monod移動基因〔movablegeneor轉(zhuǎn)位因子transposableelements〕McClintock,1951年,斷裂基因splitegene,1977,RobertandSharp假基因pseudogene,1977年,G.Jacp重疊基因overlappinggene,1973,Weiner基因的概念基因〔gene〕是核酸的中貯存遺傳信息的遺傳單位，是貯存有功能的蛋白質(zhì)多肽鏈或RNA序列信息及表達這些信息所必需的全部核苷酸序列。表型和基因型某一機體可以觀察到的特征稱為表型〔phenotype〕，與表型相應的基因組成稱為基因型〔genotype〕。如細菌能否合成亮氨酸記為Leu+和Leu-，相應的基因型為leu+和leu-。等位基因〔allele〕〔1〕二倍體細胞有2套基因，一套來自父本，另一套來自母本，每個細胞的全部基因均由2套基因組成，每一對基因稱做等位基因。〔2〕由于突變作用引起DNA結構變異，所以某一基因可具有假設干種不同的形式，這種同一基因不同的形式互稱等信基因。4.2基因的命名表示基因

3個小寫斜體字母，lac表示基因座

3個小寫斜體字母+1個大寫斜體字母。lacZ表示質(zhì)粒

自然質(zhì)粒

3個正體字母，首字母大寫:ColEⅠ

重組質(zhì)粒

在2個大寫字母前面加小寫p:pMT人類基因為大寫斜體基因為斜體，蛋白質(zhì)為正體P76不轉(zhuǎn)錄、不翻譯(promoter,operator)可轉(zhuǎn)錄但不翻譯(tDNA,rDNA)可轉(zhuǎn)錄、可翻譯的〔乳糖操縱子結構基因Z,Y,A)基因的類型基因的根本結構轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)貯存RNA或蛋白質(zhì)結構信息區(qū)轉(zhuǎn)錄終止區(qū)乳糖操縱子的結構和功能4.3.1基因組〔genome〕細胞或生物中，一套完整單倍體遺傳特質(zhì)的總和〔包括一種生物所需的全套基因及間隔序列〕稱為基因組?；蚪M的結構主要指不同的基因功能區(qū)域在核酸分列中的分布和排布情況，基因組的功能是貯存和表達遺傳信息。人類基因組包含多染色體和XY兩條性染色體上的全部遺傳物質(zhì)〔核基因組〕以及胞線粒體上的遺傳物質(zhì)〔線粒體基因組〕?！瞂免疫基因，男XY，女XX〕。*1個配對〔精子或卵子〕，1個單倍體細胞或1個病毒所包含的全套基因，稱為基因組。4.3基因組4.3.2基因及基因組的大小與C值悖理一、基因的大小取決于它所包含的內(nèi)含子的長度和數(shù)目

內(nèi)含子之間有很大不同，它們的大小從200個堿基對左右到上萬個堿基對。在一些極端的例子里，甚至有50-60kb的內(nèi)含子。由于基因的大小取決于內(nèi)含子的長度和數(shù)目，導致酵母和高等真核生物的基因大小有很大的不同。大多數(shù)酵母基因小于2kb，很少有超過5kb的。與此相反，在高等的真核生物中，開始出現(xiàn)長的基因，蠅類和哺乳動物基因很少小于2kb，大多數(shù)長度在5~100kb之間。二、基因組大小與C值悖理基因組、基因、核酸片段大小表示法：1、堿基〔對〕數(shù)目單鏈核酸：堿基數(shù)nucleotide,nt雙鏈核酸：堿基對basepair,bp千堿基對kilobasepair,Kb兆堿基對megabasepair,Mb1Mb=1000Kb=1000000bp例如：乙肝病毒基因組DNA有3200bp或3.2Kb。痘病毒基因組DNA有300Kb。2、C值〔Cvalue〕一個單倍體基因組的全部DNA含量；或：基因組DNA全部堿基〔對〕數(shù)。C值是物種的一個重要特性常數(shù)。乙肝病毒基因組C值3200bp或3.2Kb。痘病毒基因組C值300000bp或300Kb。人類基因組C值3.3X109bp〔約30多億堿基對〕。Rangeofgenomesizeindifferentphyla102cm1.2可見，隨著生物的進化，生物體的結構和功能越來越復雜，其C值就越大。例如真菌和高等植物同屬于真核生物，而后者的C值就大得多。這一點是不難理解的，因為結構和功能越復雜，需要的基因產(chǎn)物的種類越多，也就是說需要的基因越多，因而C值越大。生物界C值大小規(guī)律：

病毒細菌真菌動植物進化程度遞增，C值遞增然而另一方面，隨著進一步的進化，生物體復雜性和DNA含量之間的關系變模糊了，出現(xiàn)了很多令人不解的現(xiàn)象。一些生物類群基因組大小的變化范圍很窄，而另一些類群的變化范圍那么很寬。突出的例子是兩棲動物，C值小的可以低至109bp以下，C值大的可以高達1011bp。而哺乳動物的C值均為109bp的數(shù)量級。人們很難相信不同的兩棲動物，所需基因的數(shù)量會有100倍的差異，而且兩棲動物的結構和功能會比哺乳動物更復雜。由于人們無法用功能來解釋基因組的DNA含量，所以產(chǎn)生了C值矛盾(C值悖理)。C值悖理〔Cvalueparadox)：生物體的進化程度與基因組大小〔C值〕之間不完全成比例的現(xiàn)象。TheC-valueparadoxreferstothelackofacorrelationbetweengenomesizeandgeneticcomplexity.C值悖理主要表現(xiàn)在：C值不隨生物進化程度和復雜性而增加;親緣關系密切的生物C值相差甚大;例如雖然屬于同一個目，果蠅細胞的DNA總量較小(1.2×108bp)，而家蠅細胞的DNA總量卻是它的6倍。高等真核生物具有比用于遺傳高得多的C值。產(chǎn)生C值悖理的原因非編碼序列：基因重復：染色體重復：基因組加倍〔植物，兩棲類和魚類〕染色體小片段重復：串聯(lián)重復C值悖理與N值悖理的出現(xiàn)，以及在DNA水平上無法給出令人信服的解釋，只能說明：決定生物進化程度或復雜性的遺傳信息并不全部包含在DNA之中。關于N值悖理當生物學界正在為C值悖理而困惑的時候，人們寄希望于人類基因組方案的完成。認為通過DNA序列的精細分析，一定能夠確定該物種的基因數(shù)目，提供DNA是唯一遺傳物質(zhì)的權威性的證據(jù)，并撥開C值悖理的迷霧。誰知當C.Venter等關于人類基因組方案的研究報揭發(fā)表后，不但C值悖理沒有解決，反而增加了一個N值悖理。人們發(fā)現(xiàn)人類基因組只含30,000多個基因，而只有1000多個體細胞的低等的線蟲卻含有18,000個基因，人類的真正的遺傳信息只比線蟲多1/3，只等于最低級的細菌如Pseudomonasaeruginosa的基因的5倍。更奇怪的是，比線蟲高級的果蠅那么只含有13,000個基因，只等于線蟲的70%。不同物種的基因數(shù)目人們很自然地聯(lián)想到令人困惑的C值悖理，并把這種基因數(shù)目與進化程度或生物復雜性的不對應性，稱之為N值悖理(N表示基因的數(shù)目)。4.4病毒及其基因組Virus：最簡單的生物；復制及基因表達依賴于宿主細胞系統(tǒng)；根據(jù)宿主分類：動物病毒、植物病毒、噬菌體病毒基因組的一般特點基因組很小，遺傳信息量也少，但不同病毒基因組大小差異很大；只含有一種核酸，單鏈或雙鏈，閉合環(huán)狀或線狀分子；通常有重疊基因；基因之間的間隔序列(spacersequence)很短；相關基因集中成簇；噬菌體的基因是連續(xù)的，但真核細胞的病毒都含有不連續(xù)基因。病毒的核酸RNA病毒和DNA病毒單鏈或雙鏈環(huán)狀或線狀大小噬菌體基因組1、l噬菌體基因組2、FC174噬菌體基因組重疊基因(overlappinggene)間隔區(qū)噬菌體

X174的重疊基因重疊基因的發(fā)現(xiàn)1973年哈佛大學Weiner首次發(fā)現(xiàn)E.coli的QO病毒有兩個基因編碼蛋白質(zhì)從一個起點開始.1977年，Sanger

X174DNA全長：5375(現(xiàn)5386)核苷酸編碼的9種蛋白全長：2000個氨基酸；

3×2000=6000核苷酸噬菌體MS2和猿猴病毒SV40都具有重疊基因。高等真核生物中也有重疊基因，一個基因的內(nèi)含子是另一個基因的編碼序列。近年來在人的基因中也發(fā)現(xiàn)重疊基因?；蛑丿B的方式1.一個基因完全在另一個基因內(nèi)部如：B和A＊

其讀碼框互不相同---ATG-----//------AATGCC----//---ATAACG---//--TAA----A*BATGCCN----NNATAA2.前后兩基因首尾重疊：

例1：如：基因D終止

X174DNA序列：5`—T—A—A—T—G—3`

基因J起始(重疊1個堿基)

例2:如：基因A終止

X174DNA序列5`——A—T—G—A—3`

基因C起始(重疊4個堿基)3.三個基因之間重疊基因Bphe終止基因ASerAspGluG4DNA序列-T-T-C-T-G-A-T-G-A-A-A-

基因K起始Val

ΦXl74的DNA序列組織上有重疊基因(overlap-pinggene)和基因內(nèi)基因4.反向重疊DNA雙鏈都轉(zhuǎn)錄，密碼讀框相同，但方向不同，所以形成不同的蛋白質(zhì)。不過這兩者的轉(zhuǎn)錄相互干擾，表達一強一弱。

5.重疊操縱子重疊基因不僅結構基因之間重疊，也有結構基因與調(diào)控序列重疊，以及調(diào)控序列之間重疊，如大腸桿菌中的md和ampC兩個相鄰的操縱子的重疊?；蛑丿B的方式——小結一個堿基重疊首尾重疊基因內(nèi)基因局部重疊基因三個基因重疊反向重疊4.4.4幾種病毒的基因組1、SV40病毒基因組2、腺病毒(adenovirus)基因組3、逆轉(zhuǎn)錄病(retrovirus)毒基因組細菌染色體基因組結構的一般特點1.細菌的染色體基因組通常僅由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成，細菌的染色體相對聚集在一起，形成一個較為致密的區(qū)域，稱為類核〔nucleoid〕。

4.5細菌基因組Nucleoid(類核,擬核)–Bacterialchromosome細菌染色體ProkaryoticchromosomestructureTypicalbacterialcellCapsuleFlagellumNucleoidCellWallCellmembraneRibosomes2mm(類核,擬核大腸桿菌擬核的結構(fromMicrobialGeneticsbyMaloy,Cronan&Freifelder)E.coli

genomeisasingledouble-strandedDNAmoleculeof1.6mm.ButE.coliisonly~2mminlengthDNAis~1000largerthanthesizeofthecell!Thisisachievedbysuper-coilingtheDNA.DNAgyrase旋轉(zhuǎn)酶

introducesnegative-superhelicaltwistsintotheDNA.Thedegreeofsupercoilingofthechromosomeisstrictlyregulated.2.具有操縱子(trnascriptionaloperon)結構,其中的結構基因為多順反子(polycistron)。即數(shù)個功能相關的結構基因串聯(lián)在一起，受同一個調(diào)節(jié)區(qū)的調(diào)節(jié)。數(shù)個操縱子還可以由一個共同的調(diào)節(jié)基因〔regulatorygene〕即調(diào)節(jié)子〔regulon〕所調(diào)控。代謝物激活蛋白(CataboliteActivatorProtein,CAP)3.在大多數(shù)情況下，結構基因在細菌染色體基因組中都是單拷貝。4.

不編碼的DNA部份所占比例比真核細胞基因組少得多。

5.具有編碼同工酶的同源基因(isogene)例如，在大腸桿菌基因組中有兩個編碼分支酸(chorismicacid)變位酶的基因，兩個編碼乙酰乳酸(acetolactate)合成酶的基因。6.細菌基因組編碼順序一般不會重疊，與病毒基因組不同。7.在DNA分子中具有各種功能的識別區(qū)域

如復制起始區(qū)OriC，復制終止區(qū)TerC,轉(zhuǎn)錄啟動區(qū)和終止區(qū)等。這些區(qū)域往往具有特殊的順序，并且含有反向重復順序。8.在基因或操縱子的終末往往具有特殊的終止順序,它可使轉(zhuǎn)錄終止和RNA聚合酶從DNA鏈上脫落。例如大腸桿菌色氨酸操縱子后尾含有40bp的GC豐富區(qū)，其后緊跟AT豐富區(qū)，就是轉(zhuǎn)錄終止子的結構。ProkaryoticChromosomesHaploid僅一對染色體DNAiscompacted緊湊的

–E.g.E.colipacks1.6mmchromosomeintoacellthatisonly1-2mminlengthNohistonesornucleosomes無組蛋白和核小體GenesusuallydonotcontainintronsSingleoriginofreplication單一復制起點質(zhì)?；蚪M指細菌的染色體外基因組，大約幾十種。質(zhì)粒DNA呈線狀或環(huán)狀雙鏈結構大小約1×103~300×103bp，相對分子質(zhì)量1×106~200×106。質(zhì)?；蚩赏ㄟ^復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯而賦予寄主細胞某種性狀。質(zhì)?；蚪M1〕體細胞含兩份同源的基因組----二倍體。2〕結構復雜，基因數(shù)龐大，具有許多復制起點，每個復制子大小不一。3〕真核基因由一個結構基因與相關的調(diào)控區(qū)組成，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子。4〕含有大量重復序列。5〕非編碼序列〔non-codingsequenceNCS)占90%以上。1.真核生物基因組結構與功能的特點4.6真核生物基因組1.真核生物基因組結構與功能的特點6〕斷裂基因〔splitgene)?；蚺c基因間的非編碼序列為間隔DNA〔spacerDNA).7〕功能相關的基因構成各種基因家族，可串聯(lián)在一起，也可相距很遠。8〕可移動因素〔mobilegeneticelement),又稱為自私基因〔selfishDNA).2.真核生物與原核生物基因組特點的異同1〕真核生物基因分布在多個染色體上，而原核生物只一個染色體；2〕真核生物基因組遠大于原核生物基因組；3〕真核生物細胞中DNA與組蛋白和大量非組蛋白結合，并有核膜將其與細胞質(zhì)隔離，結果真核細胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯在時間上和空間上都是別離的，而原核細胞的基因轉(zhuǎn)錄和翻譯是同步的；4〕真核生物的基因是不連續(xù)的，中間存在不被翻譯的內(nèi)含子序列，而原核生物幾乎每一個基因都是完整的連續(xù)的DNA片段；5〕基因組中非編碼序列遠多于編碼序列；6〕存在著重復序列，重復次數(shù)從幾次到幾百萬次不等；7〕真核生物基因組的復制起點多，缺少明顯的操縱子結構，而原核生物的基因組一般是一個復制子；8〕真核生物基因組與原核相同，都存在轉(zhuǎn)座因子。線粒體基因組

(mitochondrialgenome,mtDNA)雙鏈環(huán)狀分子相對分子質(zhì)量約1×103~2×105,動物＜植物，大小為；含有編碼2個核糖體RNA〔12SrRNA,16SrRNA〕、22個tRNA、1個細胞色素b、3個細胞色素氧化酶(COⅠ、COⅡ、COⅢ)、6個NADH降解酶(ND1~6)和2個ATP酶〔6和8〕的基因〔Flook,1995〕。圖：線粒體DNA結構示意圖線粒體是半自主性的細胞器，只能編碼局部所需產(chǎn)物，需與核基因互作編碼一些重要物質(zhì)。遺傳密碼與核DNA的不完全一致。葉綠體基因組

(chloroplastidgenome,cpDNA)也是半自主性的細胞器，需與核基因互作編碼一些重要物質(zhì)。葉綠體基因組較大，在高等植物中通常為140kb。葉綠體DNA〔cpDNA〕是雙鏈環(huán)狀，缺乏組蛋白和超螺旋。每個葉綠體中cpDNA的拷貝數(shù)隨著物種的不同而不同。但都是多拷貝的。葉綠體基因組結構示意圖SSC--短單拷貝序列shortsinglecopysequenceLSC--長單拷貝序列l(wèi)ongsinglecopysequenceIR--反向重復序列(2個)法國科學家Chambon的分子雜交實驗卵清蛋白、卵粘蛋白、伴清蛋白合成血紅蛋白問題是cDNA順序內(nèi)并沒有EcoRI和HindIII的切點，為什么DNA會出現(xiàn)多條陽性帶?1、真核生物的斷裂基因4.6.2真核生物基因組的結構7introns8exonsR－環(huán)雞的卵清蛋白基因DNA與其mRNA雜交圖斷裂基因的概念：——基因的編碼順序由假設干非編碼區(qū)域〔間隔序列〕隔開，使閱讀框不連續(xù)，這種基因稱為割裂基因〔splitgene，interruptedgene斷裂基因〕?！蔷幋a序列在DNA分子上不連續(xù)排列而被不編碼的序列所隔開的基因。〔1〕斷裂基因的結構〔2〕斷裂基因的構成構成割裂基因的DNA序列被分為兩類：基因中編碼的序列稱為外顯子(exon)，外顯子是基因中對應于信使RNA序列的區(qū)域；不編碼的間隔序列稱為內(nèi)含子(intron)，內(nèi)含子是從信使RNA中消失的區(qū)域。斷裂基因由一系列交替存在的外顯子和內(nèi)含子構成，基因兩端起始和結束于外顯子，對應于其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA的5’和3’端。如果一個基因有n個內(nèi)含子，那么相應地含有n+1個外顯子?！?〕斷裂基因的性質(zhì)SplittingGene的普遍性外顯子和內(nèi)含子各有特點Splittinggene概念的相對性SplitGene的普遍性a)inEukaryots絕大局部結構基因tDNA,rDNAmtDNA,cpDNAb)inProkaryotsSV40大T抗原gene小t抗原geneSplitgene并非真核生物所特有(1)外顯子與內(nèi)含子的概念2、真核生物基因的外顯子與內(nèi)含子及其相互關系(2)外顯子與內(nèi)含子之間的連接位點(1)共同保守序列：GT-AG規(guī)律(2)各種內(nèi)含子的兩端沒有任何廣泛的序列同源性或互補性。(3)外顯子與內(nèi)含子之間的關系選擇性剪接，產(chǎn)生多個蛋白質(zhì)同源體，選擇性剪接是從單一基因產(chǎn)生蛋白質(zhì)多樣性的一個重要機制。這是一個很重要的生物學過程，在此過程中，通過選擇不同的剪接位點從而產(chǎn)生不同的成熟mRNA，最終導致不同的蛋白質(zhì)產(chǎn)物。

(4)內(nèi)含子的功能(1)促進重組(2)增加基因組的復雜性(3)含有可讀框(4)基因組中兩者是相對的(5)含有局部剪接信號(6)產(chǎn)生核仁小RNA(7)內(nèi)含子對基因表達有影響3、真核生物基因組序列的異質(zhì)性(heterogeneity

)異質(zhì)性是指性質(zhì)上的多樣性或缺乏一致性的不同成分的組合。異質(zhì)性是生物在自然界中的共同特征之一，也是生物在自然界中存活的重要保證。異質(zhì)性是達爾文進化論及物種多樣性的根底。DNA復性過程遵循二級反響動力學DNA復性過程中單鏈消失的速度用公式表示：

-dC/dt=kC2(1)DNA序列的復性動力學與重復頻度其中，C是單位時間的單鏈DNA的濃度K＝復性速度常數(shù)DNA復性的影響因素：初始濃度、片段大小、溫度、離子強度、DNA序列的復雜程度3、真核生物基因組序列的異質(zhì)性(heterogeneity

)1/C-1/C0=Kt

-dC/dt=KC2積分C

/C0=1/(1+KC0t)當C/C0=1/2

時的C0t值定義為C0t1/2C

/C0=1/2=1/(1+KC0t(1/2))Cot(1/2)

=1/K(mol.Sec/L)即復性反響完成一半時-dC/C2=Kdt當t=0，C=C0不同DNA的Cot(1/2)值不同，與K值相關DNA序列的復雜性影響K值:在控制反響條件〔初始濃度、溫度、離子強度、片段大小〕相同的前提下，DNA分子的C0t(1/2)值，取決于核苷酸的排列復雜性。DNA序列的復雜度(complexity)X：最長的沒有重復序列的核苷酸對的數(shù)值。X=KCot1/2AAAAAAAAX=1ATCGATCGATCGX=4N105X=105Cot(1/2)=1/K復雜性X

1原核生物Cot曲線的特點：形狀相似〔跨越2-3個數(shù)量級〕，Cot〔1／2〕不相同－－單一序列只是復雜性不同高度重復序列Cot(1/2)值小單一排列序列Cot(1/2))大poly(A)X=1Cot(1/2)=2x10-6T4X=1.7x105Cot(1/2)=0.3不同原核生物的Cot曲線復性分數(shù)〔1-c/c0〕

Cot曲線：表示復性速度與DNA順序復雜性的關系。

相同核苷酸數(shù)量的DNA，復雜性小的DNA分子濃度高，復性快，Cot(1/2)值小，復雜性大的DNA分子復性慢，Cot(1/2)

大。P74圖－16真核生物復性曲線的模式圖基因組為7X108復性反響分為三相，每相代表不同復雜長度的序列類型DNA序列的復雜度1、慢復性組分：單拷貝，復雜度=物理長度；重復頻率(repetitionfrequency,f)f=非重復DNA序列組分的C0t1/2/重復DNA序列組分的C0t1/2(2)真核生物基因組的序列類型1〕單一拷貝序列：2〕低度重復序列：3〕中度重復序列：4〕高度重復序列：1〕單拷貝序列(singlecopysequences)又稱非重復序列：一個基因組中只有一個拷貝。慢復性速度單一序列的復性曲線常只有一個拐點，而重復序列常有多個拐點。結構基因(蛋白質(zhì)基因)大多是單拷貝序列。2〕輕度重復序列(lightrepetitivesequences)在基因組中重復數(shù)2-10的重復順序，為慢復性速度。少數(shù)在基因組中成串排列在一個區(qū)域，大多數(shù)與單拷貝基因間隔排列。多為編碼功能的序列3〕中度重復序列(moderaterepetitivesequences)基因組中重復數(shù)十至數(shù)萬〔<105〕次的重復順序，復性速度快于單拷貝順序，慢于高度重復順序。多與單拷貝基因間隔排列。多為非編碼序列，如Alu序列也有編碼基因產(chǎn)物的，如rDNA、tDNA、組蛋白基因家族,一般往往以基因家族的形式組織。真核生物的Alufamily300bp300bp300bp6000bp6000bp6000bp6000bp含有Alu酶的酶切位點(識別序列AGCT)，故名。重復單位長300bp：130bp+31bp+130bp，其5′端有17-21bp的正向重復序列。通過RNA，再反轉(zhuǎn)錄成cDNA，插入人類基因組;可轉(zhuǎn)錄成hnRNA〔heterogenousnuclearRNA〕，但在mRNA成熟過程中被切除。rDNAgenefamily海膽450copies煙草750copies果蠅100copiesHistonegenefamily

組蛋白基因家族TS:可轉(zhuǎn)錄的間隔序列NTS:不轉(zhuǎn)錄的間隔序列NTSNTS4〕高度重復序列(highlyrepetitivesequences)在基因組中重復頻率高，可達百萬(106)以上，復性速度很快。序列一般較短，長10-300bp，如真核生物的衛(wèi)星DNA。衛(wèi)星DNA序列螃蟹2ATATAT…..果蠅5ATAATATAAT…..老鼠9GAAAAATGAGAAAAATGA重復堿基數(shù)序列衛(wèi)星DNA：這類高度重復序列的堿基組成不同與其他局部，浮力密度也不同，用等密度梯度離心法可將其與主體DNA分開。等密度梯度離心法浮力密度衛(wèi)星DNA的分類(1)衛(wèi)星DNA：長串聯(lián)重復序列，位于染色體上的異染色區(qū)域。(2)小衛(wèi)星DNA重復序列(minisatellite)：中等大小的串聯(lián)重復序列，位于染色體末端，或其他部位。高變小衛(wèi)星DNA：重復單位之間的序列差異大，但是有一個核心序列GGGCAGGAXG,近端粒部位；端粒DNA：主要有六個串聯(lián)重復單位組成TTAGGG衛(wèi)星DNA的分類(3)微衛(wèi)星(microsatellite,MS)或為簡短串聯(lián)重復(STR,shorttandemrepeats):由更簡單的重復單位組成的小序列，一般為2～6個堿基重復，如(CA)n,(GT)n,(CAG)n等，(CA)n最為常見。在染色體DNA中散在分布，其數(shù)量可達五到十萬,是目前最有用的遺傳標記。4、真核細胞的基因家族和基因簇基因家族(genefamily)指核苷酸序列或編碼產(chǎn)物的結構具有一定程度同源性的一組基因。(結構相似、功能相關)基因簇(genecluster)：定位于染色體的特殊區(qū)域的基因家族中個成員緊密成簇排列成大段的串聯(lián)重復單位。屬同一祖先的基因擴增產(chǎn)物，包括一些假基因。假基因(pseudogene):在多基因家族中有的成員并不能表達出有功能的產(chǎn)物，用ψ表示。

組蛋白基因家族基因家族的特點1、核酸序列相同：即為多拷貝基因如rRNA基因家族，tRNA基因家族，組蛋白基因家族。2、核酸序列高度同源：如人類生長激素基因家族包括三種激素的基因，人生長激素、人胎盤促乳素和催乳素，它們之間高度同源。3、編碼產(chǎn)物有同源功能：基因序列的相似性可能較低，但基因編碼的產(chǎn)物具有高度保守的功能區(qū)。如src癌基因家族4、編碼產(chǎn)物具有小段保守基序：有些基因家族中各成員的DNA序列可能不明顯相關，而所編碼的產(chǎn)物卻有共同的功能特征，存在小段保守的氨基酸基序?；蚣易宸N類1.家族中各基因的核苷酸序列相同這些基因族也被稱為簡單的多基因家族和復雜的多基因家族tRNA基因:人類基因約有1300個tRNA基因，編碼50多種tRNA。每種tRNA可有10-幾百個基因拷貝。同種tRNA往往串聯(lián)在一起形成基因簇，但基因間有非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)分隔，常常比結構基因長近10倍?！?〕簡單的多基因家族rRNA、tRNA、snRNA等；〔2〕復雜的多基因家族組蛋白基因；珠蛋白基因；生長激素rRNA基因>l00copy．rRNA基因簇(重復單元18S-5.8S-28SRNA〕珠蛋白基因珠蛋白基因(4)基因超家族〔genes